Era hijo de Severin Sørensen y Helene Høibraaten, y casó con Gudrun Klewe, con quien tuvo a su hijo, el médico Sven Oluf Sørensen.
El pintor se dio a conocer con el cuadro Svartbækken (1908).
Su obra Varietéartist (1910) inspiró grandes titulares y fue comprada por un pintor y coleccionista sueco, el príncipe sueco Eugenio Napoleón de Suecia.
[5] En 1968, en la localidad de Lillestrøm, se levantó un monumento en honor a Sørensen, realizado por el escultor Ragnhild Butenschøn.
No en vano, ambas localidades noruegas fueron retratadas en multitud de ocasiones por el artista.